通過所述雙向電池電壓轉換器的電流方向。
[0019]在又一個實施例中，本發(fā)明提供一種用于交通工具的電氣系統(tǒng)。電氣系統(tǒng)包括:系統(tǒng)總線；點火開關，選擇所述電氣系統(tǒng)的操作狀態(tài)；原電池，連接到所述系統(tǒng)總線；第一輔助電池模塊；以及第二輔助電池模塊。第一輔助電池模塊包括:第一輔助電池；第二輔助電池；第一雙向電池電壓轉換器；以及第一模塊控制器，選擇性地連接所述第一輔助電池和所述第二輔助電池中的一個到所述雙向電池電壓轉換器。第二輔助電池模塊包括:第三輔助電池；第四輔助電池；第二雙向電池電壓轉換器；以及第二模塊控制器，選擇性地連接所述第一輔助電池和所述第二輔助電池中的一個到所述雙向電池電壓轉換器。主系統(tǒng)控制器操作所述第一輔助電池模塊和所述第二輔助電池模塊以優(yōu)先考慮(pr1ritize)第一、第二、第三和第四輔助電池中的一個的再充電。
[0020]本發(fā)明的各種方面將通過考慮詳細描述和附圖而變成顯而易見。
【附圖說明】
[0021]圖1是包括控制系統(tǒng)、多個電存儲元件、電源以及供熱、通風與空調(diào)(HVAC)系統(tǒng)的交通工具的示意圖。
[0022]圖2是包括雙向電池電壓轉換器電路的交通工具電氣系統(tǒng)的一部分的圖。
[0023]圖3是包括雙向電池電壓轉換器電路的交通工具電氣系統(tǒng)的一部分的圖。
[0024]圖4是包括主交通工具系統(tǒng)電池和多個輔助電池的交通工具電氣系統(tǒng)的一部分的圖，其中所述輔助電池具有串聯(lián)連接的雙向電池電壓轉換器。
[0025]圖5是包括主交通工具系統(tǒng)電池和多個輔助電池的交通工具電氣系統(tǒng)的一部分的圖，其中所述輔助電池具有串聯(lián)連接的電子開關。
[0026]圖6是包括雙向多電池電壓轉換器電路的交通工具電氣系統(tǒng)的一部分的圖。
[0027]圖7是包括雙向多電池電壓轉換器電路的交通工具電氣系統(tǒng)的一部分的圖。
[0028]圖8是包括主交通工具系統(tǒng)電池和多個輔助電池的交通工具電氣系統(tǒng)的一部分的圖，其中所述輔助電池具有串聯(lián)連接的雙向多電池電壓轉換器。
[0029]圖9是雙向多電池電壓轉換器電路模塊的圖。
[0030]圖10是包括圖9的雙向多電池電壓轉換器電路模塊的交通工具電氣系統(tǒng)的一部分。
[0031]圖11是根據(jù)圖10的交通工具電氣系統(tǒng)的一個方面的電池充電電壓和電流的曲線圖。
[0032]圖12是圖10的交通工具電氣系統(tǒng)的一個方面在處于充電模式時的控制流程圖。
[0033]圖13是圖10的交通工具電氣系統(tǒng)的一個方面在處于無效模式時的控制流程圖。
[0034]圖14是圖10的交通工具電氣系統(tǒng)的一個方面在處于放電模式時的控制流程圖。
【具體實施方式】
[0035]在詳細解釋本發(fā)明的任何構造之前，要理解本發(fā)明在其應用方面不限于在以下描述中闡述的或者在以下附圖中圖示的部件的布置和構造的細節(jié)。本發(fā)明能夠有其他構造并且能夠以各種方式實施或?qū)嵺`。此外，要理解，在本文中使用的短語和術語用于描述的目的而不應當視為限制。在本文中“包含”、“包括”或者“具有”以及其變型的使用意味著涵蓋此后列舉的項目及其等效物以及附加項目。另外，除非指出或者另外限制，“連接”和“耦合”不限于物理或機械的連接或耦合。
[0036]為了供應交通工具(包括大型交通工具，諸如用于拖拉掛車的單體卡車或半掛牽引車)的功率需要，多個電池往往被耦合在一起以遞送更大的功率。在用于耦合多個電池的一個典型布置中，兩個或更多電池被并聯(lián)接線在一起直到總功率輸出量(例如，在諸如12伏的給定電壓下以峰值安培測量)足以供應交通工具的功率需要。在另一個普通布置中，諸如電池繼電器的簡單電子部件可以用來把若干電池電耦合在一起。然而，這些布置沒有一個提供對每個電池的個別監(jiān)視和控制，且因此這些布置對個別電池的充電和放電限制漠不關心。此外，兩個或更多電池的接合可以創(chuàng)建大的瞬時電流，這是低效的并且可能對系統(tǒng)中的電子部件產(chǎn)生磨損。
[0037]已知的電池充電控制系統(tǒng)典型地通過把單個電源(例如，交通工具的交流發(fā)電機)連接到整個電池組而對整個并聯(lián)連接的電池組進行充電。當這些電池具有相對大的充電接受容量(即，低內(nèi)部電阻)時，電池的電流接受可以超過從電源供應的電流。另外，常規(guī)的控制系統(tǒng)控制供電電壓以免受過電流充電條件，所述過電流充電條件可能對電池壽命是有害的。這樣的系統(tǒng)往往不對電池提供適當?shù)某跏茧娏髁?，從而限制有效的電池壽命?br>[0038]通過對整個電池組同時充電，常規(guī)的電池充電控制系統(tǒng)典型地要求該組中的每個電池具有相同的電特性，包括例如內(nèi)部電阻、容差和架構。當來自每個電池的電流需求超過正給電池充電的電源的電流容量時，電源和電池中的一者或兩者可能受損或者低效地操作。來自電池組的過量電流需求也可能提供對電池的不充分充電，從而降低電池的電存儲容量和電池的循環(huán)能力中的至少一個。
[0039]因此，本發(fā)明的各種實施例提供用于管理對電池組內(nèi)的個別電池的充電和放電的設備、系統(tǒng)和方法。本發(fā)明的各種其他實施例提供用于管理對電池組的電池子組的充電和放電的設備、系統(tǒng)和方法。
[0040]圖1示出了體現(xiàn)本發(fā)明的示例性大型交通工具，即用于長途運輸操作的交通工具
10。所圖示的交通工具10是可以用來把在貨艙(例如，集裝箱、掛車等等)中存儲的貨物運輸?shù)揭粋€或多個目的地的半掛牽引車。還設想，本發(fā)明還可以體現(xiàn)在其他交通工具諸如單體卡車、貨車、公共汽車、房車、轎車、摩托車、輪船、火車以及航空器及其他可能性中。在另外的構造中，本發(fā)明可以實施在其中采用多個電池的建筑物或其他裝置中。
[0041]交通工具10包括框架15、車輪20、原動機25、燃料儲存器30以及直流(“DC”)發(fā)電機或交流發(fā)電機35。車輪20可旋轉地耦合到框架15以允許交通工具10的移動。交流發(fā)電機35耦合到原動機25，使得可以把由原動機25產(chǎn)生的機械能量轉換成電能，即電力。原動機25可以是依靠柴油燃料、汽油或其他適當?shù)牟牧线\行的發(fā)動機。交流發(fā)電機35和原動機25協(xié)作以限定交通工具10的第一電源40。第一電源40具有在預定電壓(例如，12伏)下基于來自交流發(fā)電機35的可用電功率的第一功率容量。
[0042]在某些構造中，原動機25可以是由內(nèi)部或外部電源(例如，如在火車系統(tǒng)中的那樣由電線或軌道或者如在電池供電的插入式電動交通工具中的那樣通過存儲電網(wǎng)功率)供電的電動機。在完全插入式電動交通工具(即不包括機載發(fā)動機以補充電池功率的交通工具)的后者情況下，可能存在特定電池組，其專用于存儲電荷以在交通工具10的操作期間給原動機25供電。用于在交通工具的操作期間給原動機25供電的電池可以與用來在交通工具10不處于操作時給附件(例如，燈和HVAC)供電的輔助電池組分離。在其中原動機25是電動機的其他構造中，電動機可以由諸如發(fā)電機的機載電源供電，其中所述發(fā)電機如在混合電動交通工具中的那樣依靠柴油燃料、汽油或其他適當?shù)牟牧线\行。在其中原動機25是電動機的情況下，用于給各種電池充電的功率可以來自正給電動機供電的相同源而不是交流發(fā)電機。在一些設計(例如，僅依靠電網(wǎng)或電池功率操作的電動交通工具)中，該交通工具可以不包括交流發(fā)電機。
[0043]原動機25耦合到框架15并且設置在與交通工具10的前端相鄰的艙45中。原動機25與一個或多個車輪20連通以驅(qū)動交通工具10。原動機25可以處于“開啟”狀態(tài)和“關閉”狀態(tài)。當原動機25處于“開啟”狀態(tài)時，它可以與車輪20接合。另外，當原動機25處于“開啟”狀態(tài)時，它可以給交通工具10的電氣系統(tǒng)提供功率以對負載供電并對系統(tǒng)中的電池充電。當原動機25“開啟”并且與車輪20接合時，可以驅(qū)動交通工具10。如果原動機25“開啟”但是不與車輪20接合，則原動機25和交通工具10被說成正在空轉(idling)，盡管處于空轉狀態(tài)的原動機25仍然可以給交通工具10的電氣系統(tǒng)提供功率。
[0044]當交通工具10將不操作達延長的時間段(例如，在整夜停止期間或者在加載或卸載貨物期間)時，原動機25可以置于“關閉”狀態(tài)并且交通工具10置于待機模式。在“關閉”狀態(tài)中，原動機25不可用來向交通工具10的電氣系統(tǒng)提供功率。因此，可能需要一個或多個電池以給交通工具10中的電負載供電。
[0045]參照圖1，交通工具10還包括艙室50和以電氣方式供電的供熱、通風與空調(diào)(HVAC)系統(tǒng)55。HVAC系統(tǒng)55限定交通工具10的示例性電負載。交通工具10還可以包括其他電負載(例如，交通工具附件、燈、原動機25的起動電動機等等)。一般地，電負載具有涉及負載汲取(load draw)的功率特性，其對應于為充分地供電負載所需的電功率。另外，對交通工具10上的電池的充電構成另一種類型的負載。
[0046]艙室50支承在框架15上處于艙45后面并且包括限定空間65的壁60。在一些構造中，空間65可以劃分成駕駛部分和臥鋪部分。HVAC系統(tǒng)55耦合到交通工具10并且與艙室50連通以調(diào)節(jié)空間65。所圖示的交通工具10包括單個HVAC系統(tǒng)55，該HVAC系統(tǒng)55與空間65相鄰定位并且與空間65連通。在其他構造中，HVAC系統(tǒng)55可以位于交通工具中以調(diào)節(jié)臥鋪部分。一般地，交通工具中的HVAC系統(tǒng)的數(shù)量至少部分地取決于在艙室中要調(diào)節(jié)的區(qū)域的大小和數(shù)量。
[0047]HVAC系統(tǒng)55的部件可以位于交通工具10上的幾乎任何地方。在所圖示的構造中，HVAC系統(tǒng)55包括位于艙室50中以調(diào)節(jié)空間65的蒸發(fā)器組件70和在艙室50的外側上耦合到壁60之一以提供HVAC系統(tǒng)55中的致冷劑與周圍環(huán)境之間的熱交換的冷凝器組件75。在一些構造中，HVAC系統(tǒng)55的部件可以一起組裝成單個整體包裝。在其他構造中，HVAC系統(tǒng)55的每個部件可以與HVAC系統(tǒng)55的其他部件分離。
[0048]圖1示出交通工具10還包括電存儲系統(tǒng)80和與電存儲系統(tǒng)80連通的充電控制系統(tǒng)85。電存儲系統(tǒng)80與第一電源40電連通以在原動機25處于“開啟”狀態(tài)時接收電